Đo kiểm và đánh giá chất lượng trong iptv

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ Phần I PHẦN MỞ ĐẦU 1 Giới thiệu đề tài Bố cục luận văn .2 Phần II PHẦN NỘI DUNG Chương TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1 Khái niệm IPTV 1.2 So sánh IPTV cơng nghệ truyền hình khác .4 1.2.1 IPTV cỏc cụng nghệ truyền hình truyền thống .4 1.2.2 IPTV Internet TV 1.3 Các dịch vụ IPTV 1.3.1 Các dịch vụ IPTV video .8 1.3.2 Các dịch vụ IPTV audio 10 1.3.3 Các dịch vụ IPTV gaming 11 1.3.4 Các dịch vụ thơng tin tích hợp 11 1.3.5 Các dịch vụ quảng cáo .12 1.4 Cấu trúc công nghệ mạng IPTV .12 1.4.1 Mơ hình cấu trúc mạng IPTV 12 1.4.2 Mơ hình chức hệ thống dịch vụ IPTV 15 1.4.3 Cỏc cụng nghệ mạng IPTV 17 Chương 2: CÁC VẤN ĐỀ VỀ QoS TRONG MẠNG IPTV 26 2.1 Các khái niệm QoS, QoE 26 2.1.1 Khái niệm QoS 26 2.1.2 Khái niệm QoE 28 2.1.3 Liên quan QoS QoE 29 2.2 Kĩ thuật đảm bảo QoS mạng IP 31 2.2.1 Các tham số QoS mạng IP 31 SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp 2.2.2 Các chế QoS mạng IP 33 2.2.3 Mơ hình ứng dụng đảm bảo QoS mạng IP .41 2.3 QoS dịch vụ IPTV .47 2.3.1 Các tham số QoS dịch vụ IPTV 47 2.3.2 Các chế đảm bảo QoS cho IPTV 48 2.4 Các tham số QoE IPTV 56 2.4.1 Đo đạc kiểm soát QoE 56 2.4.2 Tham số QoE IPTV 58 Chương 3: ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRONG IPTV62 3.1 Đo kiểm IPTV 62 3.1.1 Các điểm đo, giám sát chất lượng 62 3.1.2 Các phương pháp đo chất lượng dịch vụ video 63 3.1.3 Phương pháp đo thời gian chuyển kênh 72 3.2 Đỏnh giá chất lượng dịch vụ IPTV 73 3.2.1 Mụ hỡnh đo lường QoS ITU-T 73 3.2.2 Đo lường chất lượng Head-end 74 3.2.3 Đo lường chất lượng end-to-end 74 3.2.4 Đo lường QoS mạng IP .75 Phần III KẾT LUẬN 77 Kết luận 77 Hướng phát triển đề tài 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Thuật ngữ AES ATSC BRAS CA CAS CPS DES DHCP DRM DSL Tiếng anh Advanced encryption standard Advanced Television Systems Committee Broadband Remote Access Server Certification Authority Conditional access systems Content protection systems Data Encryption Standard Dynamic Host Configuration Protocol Digital Rights Management DSM Digital subscriber line (ADSL, ADSL2, ADSL+, ADSL2+) Digital Subscriber Line Access Multiplexer Digital storage Media DVI DVR EPG FTTx Digital Visual Interface Digital Video recoder Electronic Program Guide Fiber to the x DSLAM H.264/ AVC H.264/ AVC is a standard for video compression HD HFC HIS IEEE IGMP IP High Definition Hybrid Fibre-Coaxial High-speed Internet access Institute of Electrical and Electronics Engineers Internet Group Membership Protocol Intellectual Property Tiếng việt Mã hóa bảo mật cấp cao Ủy ban truyền hình Hoa kỳ Server quản lý truy cập băng rộng từ xa Người cấp chứng thực số Hệ thống quản lý truy cập Hệ thống bảo vệ nội dung số Chuẩn mã hóa bảo mật liệu Cấp phát cấu hình đầu cuối kết nối động Hệ thống quản lý quyền nội dung số Đường thuê bao số Thiết bị ghộp kờnh truy cập thuê bao số Giao thức điều khiển dòng truyền video Giao diện kết nối video số Thiết bị ghi Video số Bảng hướng dẫn chương trình Hệ thống truyền dẫn thuê bao quang Chuẩn định dạng Video xây dựng hợp tác tổ chức ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) kết hợp với ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) Truyền hình phân giải cao Truyền dẫn quang lai Truy cập Internet tốc độ cao Viện nghiên cứu công nghệ điện điện tử Giao thức nhóm truyền dẫn quảng bá Bản quyền sở hữu trí tuệ SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp IPTV Internet Protocol Television IRD Integrated Receiver Decoder ISMACRYP Internet Streaming Media Alliance Encryption and Authentication KMS Key management systems LAN Local Area Network MPEG Moving Picture Experts Group MSDP Multicast source discovery protocol NTSC National Television System Committee PAL Phase Alternating Line PIM Protocol Independent Multicast PVR Personal Video Recorder RSA Rivest, Shamir and Adleman RTCP RTP Control Protocol RTP Real-time Transport Protocol RTSP Real Time Streaming Protocol SSL Secure socket layer STB Set Top Box TCP TLS TS UDP VLAN VOD VoIP WAN WiMAX Transmission Control Protocol Transport Layer Security Transport Stream User Datagram Protocol Virtual Local Area Network Video On Demand Voice-over IP Wide area network Worldwide Interoperability for Microwave Access Truyền hình qua giao thức Internet Thiết bị thu nhận giải mã vệ tinh Cơng nghệ mó khúa chứng thực tổ chức ISMA Hệ thống quản lý khóa Mạng cục Nhóm phát triển tiêu chuẩn nén định dạng cho hình ảnh Giao thức chia sẻ định tuyến Multicast Chuẩn truyền hình tương tự NTSC Chuẩn truyền hình tương tự PAL Phương thức Multicast độc lập giao thức Thiết bị ghi video cá nhân Mó khóa cơng khai Giao thức điều khiển RTP Giao thức truyền dẫn thời gian thực Giao thức streaming video thời gian thực Lớp socket bảo mật Thiết bị thuê bao thu nhận giải mã nội dung Bộ giao thức truyền dẫn gói mạng IP Lớp truyền dẫn bảo mật Dịng truyền Video Giao thức truyền dẫn gói người dùng Mạng LAN ảo Truyền hình theo yêu cầu Thoại qua mạng IP Mạng diện rộng Truy cập không dây công nghệ Wimax SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: So sánh IPTV truyền hình cáp Bảng 1.2 : So sánh IPTV Internet TV .6 Bảng 1.3: Ví dụ dịch vụ IPTV Bảng 2.1: Lớp dịch vụ theo đề xuất ETSI 35 Bảng 2.2: Phân lớp dịch vụ theo ITU-T Y.1541 35 Bảng 2.3: Lớp QoS giá trị NP mạng IP (ITU-T Y.1541) 36 Bảng 2.4: Các tiêu truyền dẫn dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-247 Bảng 2.5: Các tiêu truyền dẫn dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-4 AVC hay VC-1 47 Bảng 2.6: Các tiêu truyền dẫn dịch vụ HDTV mã MPEG-2 48 Bảng 2.7: Các tiêu truyền dẫn dịch vụ HDTV mã MPEG-4 AVC hay VC-1 48 Bảng 2.8: Mối liên hệ dịch vụ IPTV QoS class ITU-T Y.1541 50 Bảng 2.9: Các dịch vụ IPTV điển hình lớp QoS tương ứng 51 Bảng 3.1: Các thang điểm MOS dùng để đo mức chất lượng IPTV 64 Bảng 3.2: Các tham số đo lường chất lượng end-to-end .75 Bảng 3.3: Các tham sô đo lường chất lượng mạng IP 76 SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các cơng nghệ truyền hình Hình 1.2: Mơ hình chuẩn IPTV 14 Hình 1.3: Cấu trúc mạng IPTV 15 Hình 1.4: Mơ hình chức hệ thống IPTV 15 Hình 1.5: Khối chức cụ thể hệ thống IPTV .17 Hình 1.6: Quá trình phát triển công nghệ nén 18 Hình 1.7: Hiệu sử dụng kỹ thuật nén mạng ADSL 18 Hình 1.8: Xu hướng phát triển máy chủ VoD 20 Hình 1.9: Middleware 21 Hình 1.10: Dạng gói IP 23 Hình 1.11: Cỏc gói IP/UDP/RTP 24 Hình 1.12: Mào đầu RTP 24 Hình 1-13: Giao thức RTSP 25 Hình 2.1: Mối liên quan QoS QoE 29 Hình 2.2: Đánh giá theo hệ thị giác chủ quan NSD .31 Hình 2.3: Mơ hình tham chiếu QoS NI – NI (ITU-T Y.1514) 31 Hình 2.4: Cơ chế QoS mạng IP 34 Hình 2.5: Chia lớp lưu lượng 34 Hình 2.6: Đánh dấu gói tin 36 Hình 2.7: Cơ chế quản lý nghẽn 37 Hình 2.8: Thuật toán xếp hàng FIFO 37 Hình 2.9: Thuật tốn xếp hàng PQ .37 Hình 2.10: Thuật tốn xếp hàng RB .38 Hình 2.11: Thuật tốn xếp hàng WRR 38 Hình 2.12: Cơ chế tránh lỗi 39 Hình 2.13: Cấu hình RED .40 Hình 2.14: Cấu hình loại bỏ gói CB-WRED 40 Hình 2.15: Cơ chế lập sách cho lưu lượng 41 Hình 2.16: Cơ chế định hình cho lưu lượng 41 Hình 2.17: Các tin RSVP .42 SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp Hình 2.18: Mơ hình ứng dụng chất lượng dịch vụ IntServ 43 Hình 2.19: DSCP 44 Hình 2.20: DSCP PHB 44 Hình 2.21: Mơ hình DiffServ 45 Hình 2.22: Khối điều khiển lưu lượng DiffServ 46 Hình 2.23: Mơ hình kết hợp IntServ RSVP .46 Hình 2.24: Các thành phần IPTV 52 Hình 2.25: Băng thơng mạng truyền dẫn .54 Hình 2.26: Các loại trễ 55 Hình 2.27: Mất gói tràn đệm hàng đợi 55 Hình 2.28: Mơ hình Zapping time 58 Hình 2.29: Mơ hình đánh giá QoE cần so sánh hình ảnh gốc hình ảnh đầu nhận .60 Hình 2.30: Mơ hình MPQM đánh giá QoE IPTV 60 Hình 2.31: Mơ hình MPQM 61 Hình 2.32: Mơ hình V-Factor 61 Hình 3.1: Các điểm đo, giám sát chất lượng mạng IPTV 62 Hình 3.2: Hệ thống đo chất lượng video dựa mơ hình tham chiếu đầy đủ 67 Hình 3.3: Giám sát chất lượng video sử dụng mơ hình rút gọn 68 Hình 3.4: Mạng IPTV với rung pha 69 Hình 3.5: Mạng IPTV có rung pha .70 Hình 3.6: Tớnh giá trị MDI điểm khác mạng IPTV .71 Hình 3.7: Cấu hình đo trễ chuyển kênh 73 Hình 3.8: Mơ hình đo lường chất lượng hệ thống IPTV 74 SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp Phần I PHẦN MỞ ĐẦU Giới thiệu đề tài: Trong thời đại công nghệ thông tin nay, người với trình độ dân trí ngày cao dẫn tới đòi hỏi nhu cầu giải trí cao, địi hỏi phải đáp ứng nhu cầu sở thích cá nhân người xem truyền hình Người xem ngày thưởng thức chương trình với kỹ thuật hình ảnh đẹp hơn, nhiều thơng tin hơn, thêm vào người xem chủ động với khả tương tác trực quan Theo thời gian, ngành công nghiệp chứng kiến đời mạng lưới truyền hình rộng lớn hơn, nội dung phong phú hơn: Hệ thống truyền hình vệ tinh, hệ thống truyền hình cáp, gần đời truyền hình phân giải cao HD (High Definition TV) nõng chất lượng nội dung khả truyền tải hệ thống truyền hình lên cấp độ việc ứng dụng công nghệ hàng đầu ngành thông tin truyền thông vào phục vụ sống Việc phát sóng chương trình truyền hình phân dải cao HD xem xu nhắm đến ngành công nghiệp truyền hình năm tới phạm vi tồn giới Hệ thống truyền hình IPTV - Internet Protocol Television đời xu hướng phát triển công nghệ trở thành thuật ngữ sử dụng ngày phổ biến lựa chọn tương lai ngành công nghệp IPTV thực chất hệ thống sản xuất truyền tải chương trình truyền hình (hình ảnh âm thanh) thơng qua việc đóng gói truyền tải cỏc gúi tin mạng IP, sử dụng giao thức truyền dẫn mạng IP (Internet Protocol) Hệ thống IPTV đời phát triển mạnh thời gian gần yêu cầu phát triển khách quan ngành công nghiệp truyền hình Để đảm bảo mơ hình kinh doanh dịch vụ IPTV đem lại hiệu hợp lệ, nhà cung cấp dịch vụ IPTV cần phải đảm bảo chất lượng dịch vụ IPTV đú chớnh thông số kĩ thuật QoS, đo kiểm đánh giá QoE mạng IPTV Luận văn tập trung vào tìm hiểu, phân tích kiến trúc hệ thống mạng dịch vụ IPTV đặc biệt sâu vào nghiên cứu vấn QoS mạng IPTV Do IPTV công nghệ phát triển Do khả tìm hiểu cịn hạn chế, chưa đầy đủ xác thực, luận văn cịn nhiều thiếu sót mong đóng góp ý kiến thầy bạn để báo cáo hoàn SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp thiện Bố cục luận văn: Phần I Phần mở đầu Giới thiệu đề tài Bố cục luận văn Phần II Nội dung Chương Tổng quan IPTV Chương Các vấn đề QoS mạng IPTV Chương Đo kiểm đánh giá chất lượng IPTV Phần III Kết luận, hướng phát triển đề tài SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan IPTV Phần II PHẦN NỘI DUNG Chương TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1 Khái niệm IPTV: IPTV gọi truyền hình giao thức Internet, Telco TV hay truyền hình băng rộng, với nghĩa truyền tải truyền hình quảng bá video theo yêu cầu, chương trình phát có chất lượng cao mạng băng rộng Theo quan điểm đối tượng sử dụng, việc khai thác xem IPTV giống dịch vụ TV trả tiền ITU-T (ITU-T FG IPTV) thức chấp thuận định nghĩa IPTV sau: IPTV định nghĩa dịch vụ đa phương tiện truyền hỡnh/video/audio/văn bản/đồ họa/số liệu truyền tải trờn cỏc mạng dựa IP kiểm soát nhằm cung cấp mức chất lượng dịch vụ, độ mãn nguyện, độ bảo mật tin cậy theo yêu cầu Từ quan điểm nhà cung cấp dịch vụ, IPTV bao hàm trình thu thập, xử lý, truyền tải cách an toàn nội dung video hạ tầng mạng dựa công nghệ IP Tham gia vào trình cung cấp dịch vụ IPTV gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh đến công ty viễn thông lớn nhà khai thác mạng riêng nhiều nơi giới IPTV có số đặc điểm sau:  Hỗ trợ truyền hình tương tác: Các khả hoạt động hai chiều hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa số lượng lớn ứng dụng truyền hình tương tác Các loại hình dịch vụ phân phối qua dịch vụ IPTV bao gồm truyền hình trực tiếp tiêu chuẩn, truyền hình độ trung thực cao (HDTV), trò chơi trực tuyến, kết nối Internet tốc độ cao  Không phụ thuộc thời gian: IPTV kết hợp với máy thu video số cho phép tạo chương trình nội dung khơng phụ thuộc thời gian chế ghi lưu lại nội dung IPTV sau xem lại  Tăng tính cá nhân: Hệ thống IPTV từ đầu cuối-đến-đầu cuối hỗ trợ thông tin hai chiều cho phép đối tượng sử dụng lựa chọn thiết lập việc xem TV theo sở thích riêng chương trình thời gian xem ưa thích  u cầu băng thơng thấp: Thay phải truyền tải tất cỏc kờnh cho đối tượng sử dụng, công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ cần phải phỏt cỏc kờnh mà đối tượng sử dụng yêu cầu Tính hấp dẫn SV: Nguyễn Ngọc Thắng - Lớp: L10CQCN02 - B ... 58 Chương 3: ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRONG IPTV6 2 3.1 Đo kiểm IPTV 62 3.1.1 Các điểm đo, giám sát chất lượng 62 3.1.2 Các phương pháp đo chất lượng dịch vụ video... pháp đo thời gian chuyển kênh 72 3.2 Đỏnh giá chất lượng dịch vụ IPTV 73 3.2.1 Mụ hỡnh đo lường QoS ITU-T 73 3.2.2 Đo lường chất lượng Head-end 74 3.2.3 Đo lường chất lượng. .. 61 Hình 3.1: Các điểm đo, giám sát chất lượng mạng IPTV 62 Hình 3.2: Hệ thống đo chất lượng video dựa mơ hình tham chiếu đầy đủ 67 Hình 3.3: Giám sát chất lượng video sử dụng mơ hình